Ewolucja budowlanych układów napędowych

Zastosowanie dołączanego napędu hydraulicznego osi przedniej w ciągnikach siodłowych to rozwiązanie poprawiające zdolności trakcyjne pojazdów zaopatrzenia budowy; pierwszym producentem, prekursorem tego rozwiązania, był MAN Truck & Bus (fot. MAN Truck & Bus)

W branży pojazdów użytkowych w centrum uwagi od lat znajdują się pojazdy wykorzystywane w transporcie dalekobieżnym – ciągniki siodłowe i naczepy. Stają się one coraz bardziej wydajne i oszczędne. Jednak ewolucja konstrukcji trwa także wświecie pojazdów budowlanych. W artykule skupimy się na układach napędowych.

Rozwój układów napędowych w dużej mierze jest uwarunkowany przez rosnące oczekiwania użytkowników w zakresie komfortu i bezpieczeństwa. Rosną również wymagania dotyczące dynamiki jazdy i własności trakcyjnych, zwłaszcza w trudnym terenie i przy niekorzystnych warunkach pogodowych. Oczekuje się również poprawy możliwości holowania innych pojazdów.

W ciągu ostatnich 50 lat w konstrukcji samochodów budowlanych zaszło wiele zmian, które można by uważać za przełomowe i determinujące kierunki rozwoju całej branży. Wśród nich wymieńmy chociażby wprowadzenie radialnych opon budowlanych, układów hamulcowych z systemami przeciwblokującymi, zautomatyzowanych skrzyń biegów, wspomagania układu kierowniczego czy standardowej klimatyzacji. Oczywiście to nie wyczerpuje długiej listy.

Układ napędowy – centrum mocy

Układ napędowy pojazdu tworzą komponenty odpowiedzialne za dostarczenie mocy do kół. Wśród nich można wymienić silnik, sprzęgło, skrzynię biegów, skrzynię rozdzielczą (jeśli napęd jest przekazywany na kilka osi), wał napędowy, oś (osie) napędową z mechanizmem różnicowym. Są jeszcze blokady mechanizmów różnicowych oraz zwolnice. W pojazdach budowlanych z manualną lub zautomatyzowaną skrzynią biegów stosowane są w dalszym ciągu klasyczne suche sprzęgła jedno- lub wielotarczowe, choć spotykamy również rozwiązanie ze sprzęgłami hydrokinetycznymi. W przekładni automatycznej rolę sprzęgła pełni hydrodynamiczny konwerter momentu obrotowego.

Układy napędowe ewoluowały z poziomu konstrukcji całkowicie mechanicznych, sterowanych manualnie przez kierowcę, stając się skomputeryzowanymi systemami o dużym poziomie automatyzacji i autonomii działania. Wprowadzenie zaawansowanych technicznie skrzyń biegów miało wiele pozytywnych konsekwencji, takich jak chociażby zmniejszenie rozmiarów przekładni i uwolnienie tym samym pewnej przestrzeni w obrębie podwozia, obniżenie masy własnej samochodu, poprawa ekonomiki paliwowej i osiągów.

Zwiększone zapotrzebowanie na samochody budowlane o niskim zużyciu paliwa i wysokich osiągach zmusiło producentów do zaadaptowania zaawansowanych rozwiązań stosowanych już w pojazdach transportu dalekobieżnego i uczynienia z nich wyposażenia standardowego samochodów segmentu budowlanego. Obecnie nikogo już nie dziwi wywrotka wyposażona w zautomatyzowaną skrzynię biegów czy podwójne sprzęgło. Rozwiązania te obecnie są akceptowane nawet przez najbardziej sceptycznych czy też konserwatywnych użytkowników.

Samochody ciężarowe Volvo wyposażane są w zautomatyzowaną skrzynię biegów I-Shift z oprogramowaniem do najcięższych zastosowań i jazdy terenowej; I-Shift umożliwia sprawne manewrowanie z małą prędkością i może być stosowana także w połączeniu z przednią osią napędową (fot. © Volvo Trucks)
Samochody ciężarowe Volvo wyposażane są w zautomatyzowaną skrzynię biegów I-Shift z oprogramowaniem do najcięższych zastosowań i jazdy terenowej; I-Shift umożliwia sprawne manewrowanie z małą prędkością i może być stosowana także w połączeniu z przednią osią napędową (fot. Volvo Trucks)

Rozwój dzięki elektronizacji

Pół wieku temu ciężarówki budowlane były konstrukcjami znacznie prostszymi i jednocześnie trudniejszymi w prowadzeniu. Równocześnie ich trwałość i niezawodność były na niższym poziomie, choć trzeba przyznać, że wspomniana prostota konstrukcji i brak komponentów elektronicznych pozwalały na wykonywanie podstawowych napraw bezpośrednio na placu budowy czy na trasie.

Chociaż w rozważaniach niemal pomijamy jednostki napędowe, to w tym miejscu należy wspomnieć o wzroście ich trwałości. Współczesny silnik do czasu naprawy głównej jest w stanie wytrzymać przebieg rzędu miliona kilometrów. Stało się tak głównie za sprawą wprowadzenia innowacyjnych materiałów i technologii produkcji oraz elektronicznie sterowanych układów wtryskowych, które zaczęto powszechnie stosować na początku lat 90. ub. w. Pozytywny wpływ na trwałość miało również zastosowanie zaawansowanych środków smarnych – olejów silnikowych, które nie tylko obniżały opory ruchu i zużycie tarciowe par ciernych w silniku, ale również pozwalały na zmniejszenie zużycia paliwa i wydłużenie okresów między przeglądami. Wymagania w zakresie ograniczenia emisji toksycznych składników spalin wymusiły udoskonalenie procesu spalania – w efekcie silniki najnowszych generacji spalają mniej, generując większe osiągi jednostkowe w porównaniu z konstrukcjami poprzednich generacji. Widok chmury czarnego dymu wyrzucanego z rury wydechowej – uważanego niegdyś za oznakę „dobrej” mocy silnika – odszedł bezpowrotnie do lamusa.

Rozwój układów elektronicznych miał i ma nadal duży wpływ na rozwój pojazdów użytkowych – w tym oczywiście modeli wykorzystywanych w branży budowlanej. Elektronika jest obecnie integralnie związana z działaniem niemal każdego układu funkcjonalnego współczesnej ciężarówki, począwszy od sterowania pracą silnika i układu napędowego, poprzez nadzorowanie działania układu hamulcowego i zawieszenia, sterowanie wywrotem czy pracą żurawia hydraulicznego, a na transmisji danych diagnostycznych i zarządzaniu flotą skończywszy. Dzięki układom elektronicznym samochody budowlane stały się lepiej przystosowane do specyficznych obszarów zastosowań oraz łatwiejsze w diagnozowaniu i obsłudze, co skutkuje zwiększoną efektywnością i produktywnością.